讲稿：计算机课程2001.ppt

1、计算课程2001,计算机科学 -最终报告- 计算课程体系联合工作组 IEEE Computer Society Association for Computing Machinery 2001.12.15,概要：,CS知识体系：层次结构，进而划分为子域，再分解为单元和课题 CS本科生课程：从知识体系的132个单元中精选出64个核心单元。约280学时。 学习目标：每个单元定义各自学习目标。 课程体系模型：6种入门课教学方案，4种中级课程教学方案。 课程说明：47个课程的详细说明，以及适合本科生的80个高级课程说明。,目录,1. 导言 2. 旧课程体系的经验教训 3. 计算机科学学科的变化 4.

2、指导原则 5. CS知识体概述 6. 课程体系模型概述 7. 入门课程 8. 中级课程,9. 高级课程 10.职业实践 11.CS毕业生特质 12.非CS专业课程体系 13.对教学机制的挑战,1 导言,CC2001概述 总体结构（见下页） 制定过程：CC2001任务组成立了20个专门小组，两大类：知识组及教学组。也包含两年制大专任务组。,2旧课程体系的经验教训,历史背景 始于1960年，第一次发布ACM68课程体系，以后是课程体系78 80年代末，计算课程体系1991（CC1991），把知识体系划分为单个单元 以往课程的评价：问卷调查 CC1991虽然详尽，但并不理想 知识单元不适合作为课程，

3、课程体系设计时用处不大 需要定义核心课程 课程报告应注重CS教学计划中已确定的标准,3. 计算机科学学科的变化,技术发展 WWW及其应用、网络技术（TCP/IP）、图形及多媒体、嵌入式系统、关系数据库、交互操作性、面向对象技术、API、人机交互、软件安全、安全保密技术应用域。 文化变动 新教学法；世界范围内的计算发展；计算机技术的经济影响；计算机科学学科获得广泛承认；计算机学科的拓展。,4. 指导原则,CC2001任务组制定了11项原则： 计算是超越计算机科学的更宽领域 计算机科学以多个学科为基础 根据技术的迅速发展，要修订课程体系 应适应新技术、新教学法的发展 CC2001不只介绍知识单元，

4、也应指导课程的设计 CC2001应明确所有计算机相关学生应掌握的基本技能、知识 精简所要求的知识体,4. 指导原则,CC2001任务组制定了11项原则（续）： CC2001应面向国际 应有跨部门参与，工业界、政府、高教机构等 本科生课程体系应包含职业实践 CC2001除了技术说明外，也应包含实现策略的讨论,5. CS知识体系概述,14个知识域： 离散结构(DS) 编程基础(PF) 算法及复杂性分析(AL) 组织和体系结构(AR) 操作系统(OS) 以网络为中心的计算(NC) 编程语言(PL) 人机交互(HC) 图形及可视化技术(GV) 智能系统(IS) 信息管理(IM) 社会及职业问题(SP)

5、 软件工程(SE) 计算科学与数值计算法(CN),5. CS知识体系概述,知识体系结构： 三个层次：域、单元、论题 核心与选修单元 单元的教学时间 把单元结合为课程，3学分，每周3次（50分钟），一学期15周。,计算机科学知识体（下划线为核心课程）,计算机科学知识体（下划线为核心课程）续,计算机科学知识体（下划线为核心课程）续,计算机科学知识体（下划线为核心课程）续,计算机科学知识体（下划线为核心课程）续,计算机科学知识体（下划线为核心课程）续,6. 课程模型概述,以上列出的知识体只是组成课程体系的原材料 课程体系结构模型的总体结构： 三类：入门、中级、高级 分为：核心、选修课程 课程体系的实

6、现策略 入门课程：6种 中级课程：4种 高级课程：补足本科教学其它课,6. 课程体系模型概述（续）,课 名,知识系列表,6. 课程体系模型概述（续）,例：命令式优先传统基于论题方案 编程导论 计算机体系结构 社会与职业论题 数据抽象 操作系统 软件开发 离散结构网络中心的计算大课程设计 算法分析人工智能数据库 其它学时,6. 课程体系模型概述（续）,对象优先压缩方案 OOS编程OO设计离散结构 算法分析计算机体系结构OS与网络 信息与知识管理软件开发与实践其它学时,6. 课程体系模型概述（续）,7. 入门课程,总体思想：不固定方法，鼓励教学改革 编程与入门的关系： 编程优先的利与弊 编程优先仍

7、将占主导地位 入门课程的长度 支持双学期或三学期课程， 把离散数学并入入门课程,7. 入门课程,入门课程的期望值 基本的计算机科学概念 概念的认知模型 应用概念性知识的技能,7. 入门课程,入门课程包含的概念 算法： 计算算法、算法的有效性及使用资源分析 编程基础： 数据模型、控制结构、执行次序、封装、封装部件间的关系、调测 计算环境 抽象层次、编程语言和范型、基本硬件和数据表示、工具、应用,入门课程必须包含的概念：,入门课程的可选概念：,7. 入门课程,计算机科学入门课的实现策略 命令式优先: 三学期：编程基础、面向对象技术、数据结构与算法 二学期：编程入门、数据抽象 对象优先 三学期：面向

8、对象编程入门、对象和抽象数据、数据结构与算法 二学期：面向对象编程、面向对象设计方法,7. 入门课程,计算机科学的实现策略（续） 函数式优先：MIT于1980率先使用 样本课程：函数式编程导论、对象与算法 广度优先 算法优先 课程：算法与应用导论、程序设计方法学 硬件优先 课程：计算机导论、面向对象编程技术,8. 中级课程,目的：打下坚实基础，作为高级课题的基础 设计问题,8. 中级课程,4种实现方案： 传统的(T)：每个课题一课程 课程：算法设计与分析、计算机体系结构、操作系统、以网络为中心的计算、人工智能、数据库、社会及职业问题、软件开发、大课程设计 压缩的(C)：主题范围较广 课程：算法

9、设计与分析、计算机体系结构、操作系统与网络、信息与知识管理、软件开发与职业实践,8. 中级课程,4种实现方案（续）： 基于系统的(S)： 课程：计算机组织导论、算法设计与分析、计算机体系结构、操作系统与网络、编译原理、计算机图象、人工智能、信息管理、软件开发与系统编程、大课程设计 基于Web的(W)，使用网络及组织原则： 课程：WWW导论、算法设计与分析、体系结构与操作系统、网络及通信、以网络为中心的计算、人机交互、计算机图象、AI与信息、软件开发与职业实践,中级课程综合方案：,9. 高级课程,核心课程并不完整，需要补充其它技能、知识。 一般要求 数学理论及推理技能：离散数学、统计、微积分、线

10、性代数、数值方法、数论、几何学、数理逻辑 科学方法：应掌握科学方法及实际经验 熟悉应用：熟悉广泛的应用域类型 沟通技术：书面、口头陈述；能够理解他人的表述，并提出建设性意见 协作工作,9. 高级课程,Discrete Structures (DS) CS301. Combinatorics CS302. Probability and Statistics CS303. Coding and Information Theory Computational Science (CN) CS304. Computational Science CS305. Numerical Analysis C

11、S306. Operations Research CS307. Simulation and Modeling CS308. Scientific Computing CS309. Computational Biology,9. 高级课程,Algorithms and Complexity (AL) CS310. Advanced Algorithmic Analysis CS311. Automata and Language Theory CS312. Cryptography CS313. Geometric Algorithms CS314. Parallel Algorithms

12、 Architecture and Organization (AR) CS320. Advanced Computer Architecture CS321. Parallel Architectures CS322. System on a Chip CS323. VLSI Development CS324. Device Development,9. 高级课程,Operating Systems (OS) CS325. Advanced Operating Systems CS326. Concurrent and Distributed Systems CS327. Dependab

13、le Computing CS328. Fault Tolerance CS329. Real-Time Systems,9. 高级课程,Net-Centric Computing (NC) CS330. Advanced Computer Networks CS331. Distributed Systems CS332. Wireless and Mobile Computing CS333. Cluster Computing CS334. Data Compression CS335. Network Management CS336. Network Security CS337.

14、Enterprise Networking CS338. Programming for the World-Wide Web,9. 高级课程,Programming Languages (PL) CS340. Compiler Construction CS341. Programming Language Design CS342. Programming Language Semantics CS343. Programming Paradigms CS344. Functional Programming CS345. Logic Programming CS346. Scriptin

15、g Languages Human-Computer Interaction (HC) CS350. Human-Centered Design and Evaluation CS351. Graphical User Interfaces CS352. Multimedia Systems Development CS353. Interactive Systems Development CS354. Computer-Supported Cooperative Work,9. 高级课程,Graphics and Visual Computing (GV) CS355. Advanced

16、Computer Graphics CS356. Computer Animation CS357. Visualization CS358. Virtual Reality CS359. Genetic Algorithms,9. 高级课程,Intelligent Systems (IS) CS360. Intelligent Systems CS361. Automated Reasoning CS362. Knowledge-Based Systems CS363. Machine Learning CS364. Planning Systems CS365. Natural Langu

17、age Processing CS366. Agents CS367. Robotics CS368. Symbolic Computation CS369. Genetic Algorithms,9. 高级课程,Information Management (IM) CS370. Advanced Database Systems CS371. Database Design CS372. Transaction Processing CS373. Distributed and Object Databases CS374. Data Mining CS375. Data Warehous

18、ing CS376. Multimedia Information Systems CS377. Digital Libraries,9. 高级课程,Social and Professional Issues (SP) CS380. Professional Practice CS381. Social Context of Computing CS382. Computers and Ethics CS383. Computing Economics CS384. Computer Law CS385. Intellectual Property CS386. Privacy and Ci

19、vil Liberties,9. 高级课程,Software Engineering (SE) CS390. Advanced Software Development CS391. Software Engineering CS392. Software Design CS393. Software Engineering and Formal Specification CS394. Empirical Software Engineering CS395. Software Process Improvement CS396. Component-Based Computing CS39

20、7. Programming Environments CS398. Safety-Critical Systems,9. 高级课程,样本课程-美国研究型大学课程：,9. 高级课程,样本课程-三年制课程：,9. 高级课程,样本课程-非正规教学模型，师资、设备不足：,10. 职业实践,目标：沟通技术、协作精神、人际关系技巧、动意/推动、职业道德、分析技巧、灵活性、适应性、计算机技能、自信心 教学实践： 高级课程设计 职业、道德及法律课程 实习、协作项目 基于小组的实现课程，侧重广度而非深度,10. 职业实践,职业实践的评估 基于结果的评估 考核作业、项目、考试 严格考核学生进度、进展 让学生参与检查、评估 请专业人员协助评价 采用标准化测试 作校友调查，评价教育质量 教育水准评估,11. CS毕业生特质,基本要求 系统掌握学科知识，结合离散的概念、技能 理论与实践相结合 熟悉各应用域的一般概念 加强课程设